Как 3D-печать предлагает устойчивые и экологически безопасные решения

По мере того, как мы вступаем в более экологически сознательную эру производства, возникает множество опасений, что новые технологии, возможно, ведут нас назад. Опасения, которые часто возникают в отношении 3D-печати, подвергают резкой критике широкое использование пластика и энергопотребление, и иногда эти аргументы справедливы. Тем не менее, игроки в отрасли делают все возможное, чтобы найти действенные решения, которые могут смягчить такие недовольства. Многие дизайнеры ищут новые технологии, материалы и изменения в цепочке поставок, чтобы сделать 3D-печать более устойчивой и безвредной для окружающей среды. Вот лишь некоторые из основных способов:

Переработка нити

Переработка нитей не только лучше для окружающей среды, это также хорошая практика, которую нужно иметь под рукой в ​​вашей собственной мастерской или бизнесе. Будь то неудачные отпечатки, неудачные задания или просто беспорядок на рабочем месте, утилизация старых отпечатков или предметов может быть полезной. Некоторые компании уже заполняют этот пробел на рынке, предлагая отличные товары, такие как наборы для переработки нитей, в то время как другие повышают ставки и занимаются очисткой промышленного пластика в гораздо больших масштабах.

С более амбициозной стороны, такие компании, как Clean Currents, предлагают специальные 3D-принтеры, которые могут быть полностью совместимы с океаническим пластиком, что позволяет пользователям помогать очищать окружающую среду во время печати своих изделий. Другие компании, такие как Trimatis LLC, собирают пластиковые отходы и также превращают их в нить. Это была настолько многообещающая возможность, что даже военные США рассматривают возможность 3D-печати переработанным пластиком из устаревших деталей, чтобы сэкономить на транспортных расходах и повысить эффективность.

Точно так же такие компании, как 3devo, предоставляют шредеры для нитей и технологии изготовления катушек, чтобы пользователи могли повторно использовать свой старый пластик, а не выбрасывать его. Другим пользователям, которые делают гранулы из старого пластика, еще проще.

Однако на фронте материалов есть нечто большее, чем просто перерабатываемые нити и гранулы.

Экологичные материалы и строительство

В то время как PLA (один из наиболее часто используемых материалов в 3D-печати) является биоразлагаемым, не все другие термопласты для аддитивного производства являются биоразлагаемыми. Однако, зачем вообще нужны нити из небиоразлагаемого пластика? Исследователи придумали множество других вариантов, которые полностью исключают эти неблагоприятные для окружающей среды варианты, предлагая некоторые новые характеристики материала.

Новые технологии позволяют использовать ряд материалов для 3D-печати в уникальных целях. Одним из таких материалов является антибактериальная целлюлозная нить, напечатанная на 3D-принтере Массачусетского технологического института. Потенциально он может стать мощным двигателем для медицинских приложений, упрощая создание материалов, одобренных FDA, которые можно выбрасывать, не вызывая особых опасений по поводу устойчивой утилизации отходов. Он также достаточно устойчив с точки зрения механических свойств и недорог в производстве.

Еще одна потенциальная технология, которую стоит отметить, — это биопластиковые нити из конопли, которые разрабатывают компании. 3D4MAKERS — одна из компаний, производящих такую ​​нить, обеспечивающую довольно хорошую адгезию между слоями.

Даже помимо нитей в мире 3D-печатных конструкций есть ряд многообещающих материалов, которые могут стать очень привлекательными вариантами для потенциальных архитектурных проектов. Различные проекты искали устойчивые способы производства бетона, продукта, производство которого приводит к значительной части выбросов парниковых газов (цементный сектор является третьим по величине промышленным потребителем энергии и вторым по величине промышленным выбросом CO2 в мире). Вот почему такие компании, как FICEP S3, создали системы, которые повторно используют отходы от 3D-печати и деталей постобработки в таких процессах, как MJF и SLS, создавая новый гибридный бетон. Таким образом, Project BCN стремится использовать отходы, чтобы превратить их в более устойчивую форму бетонного смесей, которая может предложить меньше головной боли, связанной с традиционными производственными материалами.

Точно так же органические соединения также используются для 3D-печати. Эти соединения представляют собой не только экологичную диковинку, поскольку некоторые из них предлагают решения, позволяющие быстро печатать структуры. Эстонский университет естественных наук и Тартуский университет проводят эксперименты с торфом — природным материалом, полученным из разлагающейся растительности, образующейся на болотах и ​​других водно-болотных угодьях. Как один из самых эффективных поглотителей углерода на планете, он может хранить углеродные соединения, что делает его особенно полезным в этом начинании. Он использовался в качестве важного источника топлива в некоторых частях мира более века, и ученые нашли способ превратить его в органический источник жилья, который на самом деле помогает усилиям по защите окружающей среды, а не препятствует им. В таком процессе также используются отходы, помогающие в переработке.

Другие исследователи работали с 3D-печатью почвы, например, над проектом преобразования лунного реголита. Эти эксперименты подталкивают нас к использованию более распространенных альтернативных материалов при переработке старых элементов для создания новых конструкций.

Системы 3D-печати на солнечной энергии

3D-принтеры будут потреблять много энергии, поскольку они становятся все более распространенными в более широких отраслях. Однако это не означает, что энергия должна поступать из традиционных источников. Солнечная энергетика все еще активно развивается, но она представляет собой святой Грааль альтернативной энергии, и многие компании используют ее, разрабатывая солнечные панели с помощью 3D-принтеров и напрямую используя солнечную энергию для устройств аддитивного производства.

Солнечные панели, напечатанные на 3D-принтере, обладают некоторыми явными преимуществами. Они могут быть легче, дешевле и, в некоторых случаях, их печать дает гораздо меньше отходов. Такие методы, как MJF, уже давно используются для 3D-печати солнечных систем. Nano Dimension особенно примечательна в этом отношении, объединившись со стартапами в Израиле для создания таких устойчивых энергетических решений. Некоторые компании даже разрабатывают гибкие модели, что невозможно при традиционном производстве.

3D-печать также помогает повысить эффективность солнечных батарей. Например, T3DP — это исследовательский проект в области 3D-печати, который начался в 2013 году под руководством Дэниела Кларка. Его цель состоит в том, чтобы использовать запатентованную объемную 3D-печать, чтобы удвоить эффективность преобразования существующих солнечных панелей. По сути, T3DP пытается создать солнечную 3D-печать, доступную и жизнеспособную. В их работе используются предыдущие исследования по изучению химического состава перовскитовых материалов для солнечных элементов, которые могут обеспечить гораздо более прочные и стабильные материалы для создания солнечных элементов.

С другой стороны, некоторые компании разрабатывают 3D-принтеры, работающие на солнечной энергии. Такие концепции уже давно доступны как технологии с открытым исходным кодом. Даже помимо экологических преимуществ, такие принтеры представляют собой полезную перспективу, поскольку они позволяют печатать в отдаленных районах. Это послужило толчком к работе re:3D с Gigabot, автономным устройством для 3D-печати, которое потенциально может перенести аддитивное производство в районы без электричества за счет использования энергии солнца.